通用土木工程结构健康监测系统平

台闫晗

摘 要土木工程结构健康监测系统是针对特定结构进行的独特平台设计，是在现代信息工程软件基础上开发的传统器模块、数据传输模块、情况判定模块的具体组成。

【关键词】土木工程 结构监测 系统平台

运用结构健康监测系统平台可以实现土木工程结构的动态实时监测，可以对结构及环境进行全面的判定，从而达到科学维护土木工程结构的目标。

1 土木工程结构健康监测系统平台概述

1.1 健康监测系统概念综述

土木工程健康监测系统平台主要运用传感技术实现土木工程结构信息的收集，找出影响土木工程结构的系统性因素，并且对土木工程结构的特征进行判断定性，达到科学判定土木工程结构损伤或退化程度的目的。土木工程结构健康监测系统是动态化的工程结构监测和安全识别的系统，它可以依据各种数据信息的收集，实现对土木工程结构的综合预判。目前土木工程结构损伤主要有突然性的结构操作和渐进性的损伤两种，突然性的损伤通常是由台风、地震、洪水等自然灾害或不可抗力造成的。还有一种就是累积型的慢性损伤，这种损伤主要由于长期确定因素造成的。通过使用系统监测平台的方法可以实现对长期慢性损伤进行全面监控，达到运用不同技术手段提高土木工程结构安全等级的目标。

1.2 健康监测系统平台组成

土木工程结构健康监测系统采用的是实时监测的方法，要求运用在线监测的方法关注时实动态数据信息的变化，其监测的原理是通过工程结构特点的变化，科学判定具体的损伤位置和损伤程度，主要进行损伤识别与损伤评估两个部分工作。土木工程结构监测系统具体由传感器系统、数扰采集系统、数据处理传输系统、安全评估系统和数据管理存储系统等几个模块组成。具体来说，传感器系统主要用来进行结构的测量，并且把各种物理量转化成为电子信号进行传输。数据采集与处理传输系统主要由软件和硬件系统组成，实现对采集数据信息的全面处理，并且把数据传输到监测中心，由操作识别系统进行数据的分析处理。安全评估系统主要用来进行安全预警，然后将分析的数据信息存储在管理子系统当中，从而对土木工程监测到的数据信息进行全面的管理。

1.3 结构健康监测系统必要性

土木工程结构健康监测系统主要于对土木工程结构变化情况进行全程监测，这对于复杂的大型土木工程结构情况分析有重要的应用价值。对于我国土木工程管理来说，由于工程难度较大，工程量的不断增加，加上土木工程施工进度的加快，这使得土木工程結构及施工管理变得极为复杂，无论是土木工程的设计勘查阶段，还是土木工程的后期施工阶段，都存在着较大的不确定性和复杂性，有些土木工程的需要充分的考虑地下环境的影响因此作业压力较大，这就需要使用科学的技术手段来保证土木工程结构的健康，在土木工程结构运营管理中使用健康监测的方法，可以对监测数据进行及时反馈，可以达到优化土木工程结构设计，保证工程安全性，提高土木工程健康监测全面系统性的目标。

2 结构健康监测系统平台分析

2.1 平台的模块组成

虽然不同的土木工程结构健康监测系统平台的组成不同，其结构形式存在着差异，监测系统平台主要由于由以下模块构成：首先，传感器系统是土木工程结构健康监测的基础，也是土木工程结构健康监测系统的最基础子系统。该系统主要属于硬件系统，其功能是进行感知结构和传递效应信息。它具体的光电热等物理量的形式进行信息输出。其次，软件模块主要由于数据信息处理平台构成，目前主要采用的是VC++、LabView、Visual Basic等系统软件开发而成，其主要应用于收集存储传感器收集的信息，并且运用数学模型对数据信息进行还原，实现对建筑结构形态的模拟，以及对土木工程结构的情况进行判定等。目前常用的软件平台还包括修正软件、矩阵实验软件，结构损伤识别软件等不同的应用项目，这些项目可以综合的运用数据得到有价值的判定信息。

2.2 平台的具体应用

结构健康监测平台是依靠现代信息技术进行数据信息收集的综合性平台体系，它主要应用于以下几个方面。

（1）可以用于监测土木工程结构的变化情况，掌握结构的损伤程度和变化趋势。

（2）可以用于对土木工程结构环境进行监测，用于环境对结构影响的综合判定。

（3）监测结构的实际工作状况，对结构的损伤情况提出预警信息。

（4）对结构的状态进行评估，并且为结构的养护提出综合性的意见和计划。

（5）还可以对监测系统自身进行优化，并且根据智能化的使用需求，对软件系统进行升级，从而开发出个性化的用户使用功能。

（6）在通用型模块的基础上，土木工程结构健康监测系统平台还可以开发出不同的应用模块，着力提高信息的预处理能力，以及实现由网内信息向网外传输，运用对比统计分析谅地，实现位移和内力等结构的动态变化。

2.3 平台的监测内容

土木工程结构健康监测系统平台的监测内容不断丰富，现代土木工程结构监测系统平台可以实现监测系统中所有遇到内容的全面监测，并且可以根据自定义要求进行具体监测，这样可能对特别监测内容实现有效的处理，达到同一平台对不同结构监测的立体监测。目前常用的监测内容有：几何监测，主要对土木工程结构的各部门的静态情况进行监测，具体监测桥梁墩、塔、沉降、倾斜、线型变化和最大偏移情况等。索力监测，主要用来进行预应力索、吊索、主缆索等结构中内变力的监测。振动检测，主要在结构动态荷载下监测具体的位移、速度等随时间变化的情况。同时还要实验模态分析，从而得出位移模态等。环境荷载监测，主要监测温度、湿度、地震、风浪等结构的影响。构件耐久性监测，主要进行混凝土的强度，氯离子的渗透深度、盐入侵度、抗冻、锈蚀的情况等。

3 结构健康监测系统平台应用方向

3.1 应用的广度增加

随着土木工程结构健康监测系统的日益成熟，该系统平台可以应用于我国各类土木工程系当中，不仅应用的频率增加，而且可以实现对各种土木工程的综合应用，具体包括桥梁、建筑、隧道、山体工程和海洋土木工程等复杂的工程项目。

3.2 智能化发展方向

现代信息技术的快速发展，为土木工程结构健康监测系统平台提供了更广泛的应用空间，当前可以在CHMS的基础上实现平台应用功能的无限扩展，可以在友好的人机交互页面下实现信息的传递，同时还可以开发智能化的应用功能，花前月下可以选用个性化方法集，对结构动态参数进行有效设置。

4 结论

运用土木工程结构健康监测系统平台可以实现智能化与个性化的监测目标，可以对各种数据信息进行有效的搜集，达到综合评定结构健康性的目标。

参考文献

[1]肖诗轶.结构健康智能监测系统集成研究[M].武汉：武汉理工大学，2014.

[2]欧进萍，肖仪清，等.海洋平台结构实时安全监测系统[J].海洋工程，2011：119（12）.

作者简介

闫晗（1988-），男，内蒙古自治区赤峰市人。大学本科学位。现为河北省涿州市中铁十八局集团第三工程有限公司员工、助理工程师。主要研究方向为通用土木工程结构健康监测系统平台。

作者单位

河北省涿州市中铁十八局集团第三工程有限公司 河北省涿州市 072700endprint